package 第9周_堆_优先队列和堆排序.第1章_最大堆_最小堆;

import 第3周_数据结构基础.第1章数据结构基础_数组.Array;

public class MaxHeap<E extends Comparable<E>> {
    private Array<E> data;

    public MaxHeap(int capacity){
        data = new Array<>(capacity);
    }

    public MaxHeap(){
        data = new Array<>();
    }

    public MaxHeap(E[] arr){
        data = new Array<>(arr);
        if (arr.length != 1){
            for (int i = parent(arr.length - 1); i >= 0 ; i--) {
                siftDown(i);
            }
        }

    }

    /**
     * 返回堆中的元素个数
     * @return
     */
    public int size(){
        return data.getSize();
    }

    /**
     * 判断堆中是否为空
     * @return
     */
    public boolean isEmpty(){
        return data.isEmpty();
    }

    /**
     * 返回完全二叉树的数组表示中，一个索引所表示的元素的父亲节点的索引
     * @param index
     * @return
     */
    private int parent(int index){
        if (index == 0){
            throw new IllegalArgumentException("索引为0 的节点没有父亲节点");
        }
        return (index - 1) / 2;
    }

    /**
     * 回完全二叉树的数组表示中，一个索引所表示的元素的左孩子节点的索引
     * @param index
     * @return
     */
    private int leftChild(int index){
        return index * 2 + 1;
    }

    /**
     * 回完全二叉树的数组表示中，一个索引所表示的元素的右孩子节点的索引
     * @param index
     * @return
     */
    private int rightChild(int index){
        return index * 2 + 2;
    }

    public void add(E e){
        data.addLast(e);
        siftUp(data.getSize() - 1);
    }

    private void siftUp(int k){
        while (k > 0 && data.get(parent(k)).compareTo(data.get(k)) < 0){
            data.swap(k, parent(k));
            k = parent(k);
        }
    }

    /**
     * 看看堆中最大的元素是谁
     * @return
     */
    public E findMax(){
        if (data.getSize() == 0){
            throw new IllegalArgumentException("堆中数据为空！！");
        }
        return data.get(0);
    }

    /**
     * 取出堆中最大的元素
     * @return
     */
    public E extractMax(){
        E ret = findMax();

        data.swap(0, data.getSize() - 1);
        data.removeLast();
        siftDown(0);

        return ret;
    }

    /**
     * 下沉操作
     * @param k
     */
    private void  siftDown(int k){

        while (leftChild(k) < data.getSize()) {
            int j = leftChild(k);
            if (j + 1 < data.getSize() && data.get(j + 1).compareTo(data.get(j)) > 0){
                j = rightChild(k);
            }
            //data[j] 是 leftChild 和 rightChild 中的最大值
            if (data.get(k).compareTo(data.get(j)) >= 0){
                break;
            }
            data.swap(k, j);
            k = j;
        }
    }

    /**
     * 取出堆中最大的元素，并且替换成元素e
     * @param e
     * @return
     */
    public E replace(E e){
        E ret = findMax();
        data.set(0, e);
        siftDown(0);
        return ret;
    }

}
